Technology Innovation International

Ο κλειστός κύκλος Brayton με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα (s-CO2) αποτελεί μία ελπιδοφόρα τεχνολογία στον τομέα της ανάκτησης θερμότητας κα στην παραγωγή ενέργειας. Η παρούσα διατριβή παρουσιάζει το σχεδιασμό και την μοντελοποίηση της λειτουργίας των πιο βασικών επιμέρους τμημάτων αυτού του κύκλου, των εναλλακτών τύπου «τυπωμένου κυκλώματος» (PCHE) και του φυγοκεντρικού συμπιεστή. Στη μελέτη ερευνώνται τα όρια που μπορούν να επιτευχθούν σχετικά με την απόδοση ενός κύκλου Brayton επανασυμπίεσης με υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα. Προκειμένου να επιτευχθεί αυτός ο στόχος, πραγματοποιείται μία ενδελεχής μελέτη στο σχεδιασμό και τη μοντελοποίηση των εναλλακτών θερμότητας του συστήματος και του φυγοκεντρικού συμπιεστή. Η περίπτωση ενός κύκλου ισχύος 600 MW αναλύεται θερμοδυναμικά και τα αποτελέσματα δείχνουν πως ένας θερμικός βαθμός απόδοσης που ξεπερνά το 46% είναι δυνατό να επιτευχθεί, για θερμοκρασία εισόδου στο στρόβιλο 830 Κ. Το υπερκρίσιμο διοξείδιο του άνθρακα μεταβάλλει ιδιαίτερα απότομα τις ιδιότητές του κοντά στο κρίσιμο σημείο του, οδηγώντας στη ανάπτυξη ενός κύκλου διαχωρισμού (split cycle) με επανασυμπίεση προκειμένου να μειωθεί η παραγωγή εντροπίας του κύκλου. Ο σχεδιασμός των εναλλακτών θερμότητας τύπου «τυπωμένου κυκλώματος» ερευνάται, χρησιμοποιώντας μία μονοδιάστατη τμηματική ανάλυση του εναλλάκτη, τρισδιάστατο μοντέλο υπολογιστικής ρευστοδυναμικής και πειραματικά δεδομένα. Τα όρια της αποτελεσματικότητας του εναλλάκτη θερμότητας και η επίδρασή τους στο βαθμό απόδοσης του κύκλου ερευνήθηκαν. Τα αριθμητικά αποτελέσματα επικυρώνονται από τα πειραματικά δεδομένα, προτείνοντας τελικά ένα σχεδιασμό υψηλής αποτελεσματικότητας για τον εναλλάκτη υψηλών θερμοκρασιών του κύκλου.Παράλληλα, οι συνθήκες υψηλής πίεσης του υπερκρίσιμου διοξειδίου του άνθρακα και ο κίνδυνος ύπαρξης διφασικής ροής κοντά στο κρίσιμο σημείο, καταδεικνύουν την ανάγκη να ερευνηθεί ο σχεδιασμός και η λειτουργία του φυγοκεντρικού συμπιεστή για τον υπό μελέτη κύκλο. Το ευθύ και το αντίστροφο πρόβλημα επιλύονται για αυτό το σκοπό. Το ευθύ πρόβλημα επιλύεται για έναν πειραματικά μελετημένο φυγοκεντρικό συμπιεστή, ενώ το αντίστροφο πρόβλημα επιλύεται προκειμένου να εξαχθεί η κατάλληλη γεωμετρία του συμπιεστή για τις θερμοδυναμικές συνθήκες του κύκλου που μελετήθηκε. Ένα επαναληπτικό μονοδιάστατο μοντέλο αναπτύχθηκε, οδηγώντας στον υπολογισμό της απόδοσης του συμπιεστή. Επιπρόσθετα, μία μέθοδος υπολογιστικής ρευστοδυναμικής χρησιμοποιήθηκε, προκειμένου να διερευνηθεί το πεδίο ροής του συμπιεστή, λαμβάνοντας υπόψη την επίδραση της θεώρησης του πραγματικού αερίου για το διοξείδιο του άνθρακα. Η πιθανότητα ανάπτυξης διφασικής ροής στην είσοδο του συμπιεστή μελετήθηκε, αξιολογώντας την τοπική επιτάχυνση της ροής στην πτερωτή. Επιπλέον, η επίδραση του διάκενου κορυφής στη λειτουργία του συμπιεστή μελετήθηκε, καθώς και η επίδρασή της στην πιθανότητα συμπύκνωσης. Η έρευνα έδειξε ότι όταν το διάκενο αυξάνεται από 1% σε 5% του ύψους πτερυγίου, συμπύκνωση παρουσιάζεται στην κορυφή του πτερυγίου στην άκρο εισόδου του συμπιεστή (leading edge). Ο χαρακτηριστικός χάρτης λειτουργίας του συμπιεστή δημιουργήθηκε, ενώ η διερεύνηση της πιθανότητας συμπύκνωσης οδήγησε σε ένα περιορισμένο εύρος λειτουργίας ώστε να διασφαλίζεται η υπερκρίσιμη ροή για το συμπιεστή.Τελικά, η έρευνα δείχνει πως ο εναλλάκτης υψηλών θερμοκρασιών με αποτελεσματικότητα 99% μπορεί να οδηγήσει σε μία βελτίωση του κύκλου κατά 0.1%, ενώ το εύρος λειτουργίας του σχεδιασμένου συμπιεστή μειώνεται στο 30% του αρχικού εύρους λειτουργίας για χαμηλές στροφές και στο 25% του αρχικού εύρους λειτουργίας για υψηλότερες στροφές του συμπιεστή.

Superperiodic patterns were observed by STM on two kinds of finite-sized graphene sheets. One is nanographene sheets inclined from a highly oriented pyrolitic graphite (HOPG) substrate and the other is several-layer-thick graphene sheets with dislocation-network structures against a HOPG substrate. As for the former, the in-plane periodicity increased gradually in the direction of inclination, and it is easily changed by attachment of a nanographite flake on the nanographene sheets. The oscillation pattern can be explained by the interference of electron waves confined in the inclined nanographene sheets. As for the latter, patterns and their corrugation amplitudes depended on the bias voltage and on the terrace height from the HOPG substrate. The interference effect by the perturbed and unperturbed waves in the overlayer is responsible for the patterns whose local density of states varies in space.

フォースディスプレイを用いて仮想物体を操作する場合, 自然な操作を実現するためには, 複数の指を用いて直接仮想物体を把持操作できることが望ましい。これには, 指間に働く把持力と物体に働く外力を提示する必要がある。人は把持対象に加わる外力に応じて把持力を変化させる。このため, 従来の提示方法は外力が加わると物体の大きさや硬さが変化したかのような感覚を提示してしまう。そこで, 人の把持力制御を考慮に入れた把持力と外力の提示方法を提案する。